KR20010008947A - 테이프 멀티칩 패키지 방법과 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 테이프를 칩캐리어로 하고, 패키지하려는 칩을 테이프 상하표면에 붙이고, 도선접합방식에 의해 칩과 테이프 캐리어의 전기접속을 한 뒤, 봉지용(封止用)수지로 칩 및 도선을 패키지하는 것으로, 테이프 캐리어에 대한 볼부착을 하여, 봉지용수지 주위테두리의 아우터리드(Outer-Lead)상에 땜납 볼을 형성하고 외부의 배선기판 또는 다른 소자와 전기접속하기 위한 매체로 하는 구성으로 하여, 테이프 멀티칩 패키지의 인너리드(Inner-Lead)접합을 도선접합방식으로 함으로써, 공정을 간략화하고, 접합강도를 향상시켜 비용을 저감한다.

Description

테이프 멀티칩 패키지 방법과 구조{Tape multi-chip package method and structure}

이 발명은 멀티칩 패키지(Multi-Chip Package=MCP)방법과 구조에 관한 것으로, 특히 테이프 멀티칩 패키지(Tape MCP)방법과 구조에 관한 것이다.

반도체산업에 있어서, 집적회로(Integrated Circuits = IC)의 생산은 다음의 3단계로 나뉜다. 즉, ① 실리콘칩의 제조, ② 집적회로의 제작, ③ 집적회로의 패키지이다. 집적회로의 패키지에 대하여 말하면, 집적회로제품을 완성하기 위한 최종단계로, 패키지의 목적은 다이(die, 칩이라고 함) 및 인쇄배선기판(Printed Circuit Board = PCB) 또는 다른 소자간의 전기접속에 있어서의 매체의 제공과 칩의 보호에 있다.

반도체 제조공정을 완성하고, 칩은 웨이퍼(wafer)를 메쉬형으로 절단함으로써 형성된다. 일반적으로 칩의 가장자리부에는 접합패드(Bonding Pad)가 마련되어 있어, 칩 시험의 시험단자 및 다른 소자와의 접속단자를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 칩과 다른 소자를 전기접속하기 위해서는 도선(Wire) 또는 범프(Bump)를 채용하여 접속매체로 하여야만 한다.

도 1에 있어서, 도선접합(Wire Bonding = WB)방식을 도시하고 있는데, 도선(104)으로서 금선, 알루미늄선을 채용하여 칩(100)상의 접합패드(102)와 외부소자(미도시)를 전기접속하고 있다. 다음 도 2에 있어서, 테이프 자동접합(Tape Automated Bonding = TAB) 방식을 도시하고 있는데, 범프(미도시)를 칩(200)상의 접합패드(미도시)와 테이프 칩캐리어(미도시)의 리드(202)와의 전기접속 매체로 하고 있다. 그리고, 도 3에 있어서, 플립 칩(Flip Chip = FC)접합방식을 도시하고 있는데, 칩(300)의 접합패드(미도시)와 배선회로기판의 전극(미도시)의 사이를 땜납범프(302)를 사용하여 전기접속하는 것이다.

종래 기술중, 이하 어느 것도 도시하고 있지 않으나, 테이프를 칩캐리어로 하는 것은 테이프 자동접합방식에 의해 패키지를 하는 것으로, 다음의 3단계로 나눌 수 있다. 즉, ① 테이프 칩캐리어의 제작, ② 범프의 제작, ③ 패키지의 실시이다. ① 테이프 칩캐리어의 제작 및 ② 범프의 제작을 완료한 후 열압착판을 사용하여 열압착(Thermal Compression)방식으로 인너리드 본딩(Inner Lead Bonding = ILB)을 행하는데, 범프에 의해 패키지하려는 칩상의 접합패드와 칩캐리어상의 인너리드를 전기접속하였다. 다음으로, 봉지용수지를 사용하여 칩 및 칩캐리어상에 있는 배선의 일부분을 봉지하고, 시험에 합격하면, 아우터리드 본딩(Outer Lead Bonding = OLB)을 하였다.

이 아우터리드는 팁캐리어상에 있는 인너리드로부터 외부로 연장설치되는 것으로, 마찬가지로 가열압착방식에 의해 아우터리드상의 범프를 이용하여, 칩캐리어와 배선기판 혹은 다른 소자를 전기접속하였다.

일반적으로 말해, 접합패드상에 범프를 제작하기 위해서는 배리어메탈 (Barrier Metal) 및 범프금속을 형성해야 함과 동시에, 노광(露光), 현상, 에칭 등의 공정을 거쳐 패턴형성에 의해 범프를 제작할 필요가 있었다. 그리고, 리드상의 범프를 제작하기 위해서는 먼저, 인너리드 또는 아우터리드에 대응하는 위치의 범프를 제작하고 이들을 접합하는데, 기판상에 범프를 제작하던지, 리드의 전단에 범프를 제작하는 구조로 하던지, 범프제작공정은 복잡하고 필요비용도 비쌀 뿐만 아니라, 범프의 높이가 일치하지 않으면 접합강도가 부족한 것이 되었다. 더욱이, 범프와 접합패드의 접합에는 배리어메탈을 사용하지 않으면 안되기 때문에, 사용시에 전압강하나 이상발열을 일으키기 쉽고, 접합부분의 신뢰성을 저하시키기 쉬웠다.

도 1은 도선접합방식의 전기접속을 도시한 사시도이다.

도 2는 테이프 자동접합방식의 전기접속을 도시한 사시도이다.

도 3은 플립 칩(Flip chip)접합방식의 전기접속을 도시한 사시도이다.

도 4는 이 발명에 따른 패키지 방법과 구조를 도시한 설명단면도이다.

도 5는 이 발명에 따른 테이프 칩 캐리어를 도시한 설명단면도이다.

도 6은 이 발명에 따른 패키지 구조를 도시한 설명평면도이다.

[도면의 주요부호에 대한 설명]

400 : 테이프 칩 캐리어

402a: 상표면(제1표면)

402b: 하표면(제2표면)

404 : 칩

404a: 칩(제1칩)

404b: 칩(제2칩)

406 : 도선

406a: 도선(제1도선)

406b: 도선(제2도선)

408 : 봉지용 재료(봉지용수지)

408a: 제1봉지용 재료

408b: 제2봉지용 재료

410 : 땜납 볼

500 : 유전막(절연막)

502 : 배선패턴을 가지는 도전막

502a: 도전 베이스막

502b: 도전 도금막

전자제품의 경박단소(輕薄短小) 경향에 대응하기 위해, 반도체칩의 패키지 기술도 3차원 고밀도의 칩패키지 기술로 발전하여 왔다. 그래서, 이 발명에 관한 테이프 멀티칩 패키지 방법과 구조는, 테이프를 칩캐리어로 하고 패키지하려는 칩을 테이프의 다른 표면에 붙여, 도선접합방식에 의해 칩과 테이프 캐리어의 전기접속을 하고, 봉지용재료로 칩을 패키지하는 것이다. 그리고, 테이프 캐리어에 볼부착을 하고, 봉지용재료의 가장자리부에 땜납 볼을 형성하여, 외부의 배선기판 또는 다른 소자와 전기접속하기 위한 매체로 하는 것이다.

상기 구성에 의해, 이 발명에 따른 테이프 멀티칩 패키지 방법과 구조는 테이프를 칩캐리어로 함으로써, 패키지제품의 중량을 경감할 수 있다. 또, 패키지하려는 칩을 테이프의 상하표면에 붙임으로써, 패키지밀도를 향상시킬 수 있다. 와이어 본딩기로 도선접합방식에 의해 칩과 테이프를 전기접속하므로, 종래의 범프방식보다 공정이 간단해지고, 비용을 삭감할 수 있음과 동시에, 도선접합방식은 범프접합방식보다도 신뢰성이 높다. 그리고, 봉지용수지로 봉지하고나서 테이프 칩캐리어상의 봉지용수지 가장자리부의 아우터리드상에 땜납 볼을 형성함으로써, 패키지제품과 외부의 배선기판 또는 다른 소자를 전기접속하기 위한 매체로 할 수 있다.

이하, 이 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 4의 (a)에 있어서, 테이프 멀티칩 패키지를 행할 때, 먼저 테이프를 칩캐리어(테이프 캐리어라고도 함)(400)로 하고, 제1칩인 칩(404a)을 칩캐리어(400)의 제1표면인 상표면(402a)에 붙인다. 다음에, 와이어본딩기로 도선접합방식에 의해 칩 (404a)과 칩캐리어(400)를 제1도선인 도선(406a)으로 전기접속함으로써, 범프를 사용하여 가열압착에 의해 인너리드를 전기접속하는 종래의 방식을 대신할 수 있다. 도선(406a)의 재질로는 금, 알루미늄, 동으로 할 수 있다. 그리고, 제1봉지용 재료인 봉지용수지(408a)로 칩(404a)을 봉지하여 패키지를 행한다.

여기서, 먼저 도 5에 있어서, 이 발명에 따른 칩캐리어(400)를 형성하는 방법과 구조를 설명하면, 유전막(절연막이라고도 함)(500)을 핵으로하여, 그 상하표면을 도전막(502, 502)으로 피복하는 구조로 되어있다. 유전막(500)의 재료는 폴리이미드(Polyimide)로 함과 동시에, 도전막(502, 502)을 예를 들면, 동(Cu)과 같은 도전재료에 의해 단일재료로 형성할 수도 있고, 도전막(502, 502)을 도전 베이스막(502a, 502a) 및 도전 도금막(502b, 502b)에 의해 형성할 수 있다. 도전 베이스막(502a, 502a)의 재료를 동을 포함하는 도전재료로 하고, 도전 도금막(502b, 502b)을 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 파라듐(Pd)합금 또는 이들을 조합한 복합도금막으로 할 수 있다. 단, 바람직한 조합으로서는, 먼저, 니켈막을 도금하고나서 니켈파라듐막을 도금하고 그 위에 파라듐막을 도금하는 것을 들 수 있다. 니켈막의 작용은 부식방지이며, 파라듐막은 양호한 접합성(Bondability) 및 성형합성성(Molding compound characteristic)과 함께 납땜성(Solerability)을 겸비하고 있다.

또, 도전막(502, 502)을, 이미 배선패턴이 형성된 것(미도시)으로 하고, 패키지방법에 따라 필요한 전기접속을 할 수 있는 것으로 하면, 테이프를 칩캐리어로 할 수 있으므로, 종래의 BT수지기판에의 패키지를 대신할 수 있기 때문에 패키지 후의 제품중량을 경감할 수 있음과 동시에 그 두께를 감소시킬 수 있다.

한편, 도 4의 (b)에 있어서, 제2칩인 또 하나의 칩(404b)을 칩캐리어(400)의 제2표면인 하표면(402b)에 붙인다. 마찬가지로, 도선접합방식에 의해 칩(404b)과 칩캐리어(400)를 제2도선인 도선(406b)으로 전기접속한다. 도선(406b)의 재질로서는 금, 알루미늄, 동으로 할 수 있다. 그리고 제2봉지용 재료인 봉지용수지(408b)로 칩(404b)을 봉지하여 패키지를 한다.

도 4의 (c)에 있어서, 칩캐리어(400)상의 봉지용수지(408a) 또는, 봉지용수지 (408b) 중 하나의 가장자리부에 대해 볼부착을 하여, 칩캐리어(400)의 아우터리드(미도시)상에 복수개의 땜납 볼(410)을 형성한다(도 6 참조). 이들의 땜납 볼(410)은 칩캐리어(400)상에 봉지된 칩(404a, 404b)과 외부의 배선기판 또는 다른 소자(모두 미도시)를 전기접속할 때의 매체가 되는 것이다.

도 6에 있어서, 칩캐리어(400)의 표면에 칩(404)을 붙이고, 도선접합방식에 의해 칩캐리어(400)와 칩(404)을 도선(406)으로 전기접속하고 있다. 또, 칩캐리어 (400)상을 봉지용수지(408)로 피복하고 칩(404)과 도선(406)을 봉지하고 있다. 봉지용수지(408)의 가장자리부에는 땜납 볼(410)이 마련되어 있어, 패키지완성품의 아우터리드 접속매체로 하고 있고, 칩캐리어(400)중의 칩(404)회로와 외부회로 또는 다른 소자와의 전기접속에 사용된다. 또, 도면에서는 아우터리드에 대한 접합매체가 되는 땜납 볼(410)은 봉지용수지(408)의 가장자리부를 한겹으로 둘러싸고 있는데, 이는 일례에 지나지 않고, 아우터리드 접합형태 및 리드수에 따라 볼부착을 하여, 예컨대, 이중으로 둘러싸는 분포형태로 할 수 있기 때문에 이 발명의 기술사상을, 도시한 분포형태에 한정하는 것은 아니다.

이상과 같이 이 발명을 바람직한 실시예에 의해 개시하였으나, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 것처럼, 이 발명의 기술사상의 범위내에 있어 적당한 변경 내지는 수정이 당연히 이루어 질 수 있기 때문에 그 특허권 보호의 범위는 특허청구의 범위 및 그와 균등한 영역을 기준으로 하여 정하여야만 한다.

상기한 구성에 의해, 이 발명에 따른 테이프 멀티칩 패키지 방법과 구조는 테이프를 칩캐리어로 함으로써 경량이면서 얇은 것으로 하여, 패키지제품의 중량을 경감하고 두께를 감소시킬 수 있다. 칩캐리어의 상하표면에 칩을 붙이고나서 패키지함으로써, 3차원 패키지구조로 하고 패키지밀도를 향상시킬 수 있다. 칩캐리어와 칩을 도선접합방식에 의해 전기접속함으로써, 종래의 범프접합방식보다도 접합신뢰성이 높고, 게다가 기존의 와이어본딩기의 기능을 활용함으로써, 공정을 간략화할 수 있음과 동시에 비용을 저감할 수 있다. 봉지용수지 가장자리부의 아우터리드상에 땜납 볼을 형성함으로써, 외부접속에 대한 매체로 하여, 공정이 복잡한 종래의 범프접합방식을 대신할 수 있다. 따라서, 이 발명은 산업상의 이용가치가 높다.

Claims (13)

1. 적어도,

   제1표면 및 제2표면을 가지는 테이프 캐리어를 제공하는 단계와,

   제1칩을 제공하고, 상기한 테이프 캐리어의 제1표면에 상기 제1칩을 붙이는 단계와,

   상기한 제1칩 및 테이프 캐리어 사이의 전기접속을 형성하는 단계와 ,

   제1봉지용 재료에 의해 상기 제1칩을 봉지하는 단계와,

   제2칩을 제공하고, 상기한 테이프 캐리어의 제2표면에 상기 제2칩을 붙이는 단계와,

   상기한 제2칩 및 테이프 캐리어 사이의 전기접속을 형성하는 단계와 ,

   제2봉지용 재료에 의해 상기 제2칩을 봉지하는 단계와,

   상기 테이프 캐리어상의 상기한 제1봉지용 재료 또는 제2봉지용 재료 어느 하나의 가장자리부에 볼부착을 하여 복수개의 땜납 볼을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 제1칩 및 테이프 캐리어 사이에 형성되는 전기접속이, 와이어본딩기에 의해 상기한 제1칩 및 테이프 캐리어 사이에 복수개의 제1도선을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기한 제2칩 및 테이프 캐리어 사이에 형성되는 전기접속이, 와이어본딩기에 의해 상기한 제2칩 및 테이프 캐리어 사이에 복수개의 제2도선을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 방법.
4. 적어도,

   제1표면 및 제2표면을 가지는 테이프 캐리어와,

   상기한 테이프 캐리어의 제1표면에 위치하고, 제1도선에 의해 상기 테이프 캐리어에 전기접속되는 제1칩과,

   상기한 테이프 캐리어의 제1표면상에 위치하고, 상기한 제1칩 및 제1도선을 봉지하는 제1봉지용 재료와,

   상기한 테이프 캐리어의 제2표면에 위치하고, 제2도선에 의해 상기 테이프 캐리어에 전기접속되는 제2칩과,

   상기한 테이프 캐리어의 제2표면상에 위치하고, 상기한 제2칩 및 제2도선을 봉지하는 제2봉지용 재료와,

   상기한 테이프 캐리어의 제1표면 및 제2표면의 어느 하나에 위치하는 복수개의 땜납 볼을 구비하는 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조.
5. 제4항에 있어서, 상기 테이프 캐리어가 유전막과, 상기 유전막의 표면을 피복하는 도전막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조.
6. 제5항에 있어서, 상기 유전막이 폴리이미드를 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조
7. 제5항에 있어서, 상기 도전막의 재질이 동을 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조
8. 제5항에 있어서, 상기 도전막이 상기 유전막의 표면에 위치하는 도전 베이스막과, 상기 도전 베이스막의 표면에 위치하는 도전 도금막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조
9. 제8항에 있어서, 상기 도전 베이스막의 재질이 동을 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조
10. 제8항에 있어서, 상기 도전 도금막의 재질이, 금, 은, 니켈, 파라듐 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조
11. 제5항에 있어서, 상기 도전막이 이미 회로패턴을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조.
12. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1도선의 재질이, 금, 알루미늄, 동으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조.
13. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2도선의 재질이, 금, 알루미늄, 동으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 것을 특징으로 하는 테이프 멀티칩 패키지 구조.